【摘 要】
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近年来,以锂离子电池为主的二次电池广泛应用于新能源汽车、消费电子,储能电站等领域。然而,锂离子电池中关键资源匮乏和有机电解质安全性较差易引发安全隐患,促使人们纷纷将目光转向更安全、更廉价的储能体系。水系锌离子电池由于锌金属与水系电解质的相容性而备受推崇。水系锌离子电池的正极材料丰富多样,对正极材料的改性为水系锌离子电池的电化学性能提高提供了更多的可能性。因此,本文以钒酸铵为原料通过添加不同试剂得到
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近年来,以锂离子电池为主的二次电池广泛应用于新能源汽车、消费电子,储能电站等领域。然而,锂离子电池中关键资源匮乏和有机电解质安全性较差易引发安全隐患,促使人们纷纷将目光转向更安全、更廉价的储能体系。水系锌离子电池由于锌金属与水系电解质的相容性而备受推崇。水系锌离子电池的正极材料丰富多样,对正极材料的改性为水系锌离子电池的电化学性能提高提供了更多的可能性。因此,本文以钒酸铵为原料通过添加不同试剂得到的钒氧化合物为研究对象,通过对其进行表面修饰并将其作为正极材料组装水系锌离子电池,分别研究它们的电化学性能和储能机理。本文的主要研究内容如下:通过水热法合成纳米带状的（NH4）2V6O16·1.4H2O及（NH4）2V6O16·0.9H2O@RGO作为水系锌离子电池的正极,锌箔作为负极,组装成水系锌离子电池后进行电化学性能测试。发现石墨烯包覆后的（NH4）2V6O16·0.9H2O@RGO较（NH4）2V6O16·1.4H2O具备更优异倍率性能及循环性能:在0.1A/g电流密度时放电比容量可以达到500 m Ah/g,在电流密度5A/g时,经过1000次循环后,容量保持率为92.8%。这归因于在锌离子（脱）插层过程中,石墨烯包覆在（NH4）2V6O16·0.9H2O@RGO纳米带表面能够稳定其结构并提高电极材料的导电性。通过溶剂热法合成立方颗粒状V2O3,球磨将V2O3微粒大小由微米级降至纳米级。与锌箔构成b-V2O3//Zn电池,球磨后b-V2O3电极与电解质之间的接触面积增大,活性位点增加,这增强了电极的离子传输速率。b-V2O3表现出比原始V2O3更优异的倍率及循环性能:在10 A/g的电流密度下经过1000次循环,具有100%的容量保持率,当功率密度约为14 KW/kg,能量密度仍然能保持在139 Wh/kg。利用高分辨透射电镜及EPR分析,发现这种V2O3材料首圈充电到1.6 V之后会发生由V2O3相转变为带有氧缺陷的VO2-x相。
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